一种定向无源自驱动薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种定向无源自驱动薄膜及其制备方法。所述定向无源自驱动薄膜的制备方法，包括步骤：在基底上沉积金属薄膜；采用激光刻写技术在金属薄膜上刻写定向无源自驱动图案；对刻写有定向无源自驱动图案的金属薄膜进行湿法刻蚀，得到定向无源自驱动薄膜；所述定向无源自驱动图案包括多个首尾连接的定向无源自驱动图案单元；每个所述定向无源自驱动图案单元包括：宽度逐渐增大的驱动区、与所述驱动区连接且宽度逐渐减小的收缩区，其中所述驱动区的长度比所述收缩区的长度长。本发明专利技术通过激光刻写技术结合湿法刻蚀方法，制备得到具有悬切边缘的定向无源自驱动薄膜，整个制备过程不需要掩模，制备工艺十分简单、方便。

【技术实现步骤摘要】
一种定向无源自驱动薄膜及其制备方法
本专利技术涉及微纳制造领域，尤其涉及一种定向无源自驱动薄膜及其制备方法。
技术介绍
自然界中存在许多具有各向异性表面结构的生物，其表面表现出典型的对液体操控的方向性的差异，比如沙漠甲虫，蜘蛛丝，仙人掌和猪笼草,由于其表面上特殊的微纳结构进而展现了优良的定向输运能力。近年来，表面微结构的构筑引起了广泛的研究兴趣。主要是受到上述生物微纳结构的启发，目前国内外已有的仿生集水技术，例如，目前基于沙漠甲壳虫，仙人掌和猪笼草的集水原理设计微纳米结构，已经实现了前所未有的液滴生长和运输；有研究成功制造了具有可控纺锤体几何形状的人造蜘蛛丝，并显示出优异的集水能力；已经实现在人造猪笼草表面把水从内侧定向输送到外侧。然而，从微纳米加工的角度讲，在设计和制造仿生结构则相对比较复杂，而且加工灵活性比较低，开发能够超越大自然并能灵活精准的实现定向无源自驱动、长距离输运的人工结构是目前面临的主要问题。因此，现有技术还有待发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种定向无源自驱动薄膜及其制备方法，旨在解决现有在制备定向无源自驱动的人工结构时的工艺方法复杂的问题。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，包括步骤：在基底上沉积金属薄膜；采用激光刻写技术在金属薄膜上刻写定向无源自驱动图案；对刻写有定向无源自驱动图案的金属薄膜进行湿法刻蚀，得到定向无源自驱动薄膜；所述定向无源自驱动图案包括多个首尾连接的定向无源自驱动图案单元；每个所述定向无源自驱动图案单元包括：宽度逐渐增大的驱动区、与所述驱动区连接且宽度逐渐减小的收缩区，其中所述驱动区的长度比所述收缩区的长度长。所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，所述基底为玻璃片、石英片、硅片中的一种。所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，所述金属薄膜为钛薄膜。所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，所述钛薄膜的厚度为20-200nm。所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，所述在基底上沉积金属薄膜所采用的沉积工艺为离子溅射沉积工艺、电子束蒸发沉积工艺、热蒸镀沉积工艺、激光脉冲沉积工艺、磁控溅射沉积工艺中的一种。所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，所述激光刻写技术为激光直写技术；所述激光直写技术的刻写参数为：激光功率1-10mW；激光脉宽0.1-10ms。所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，所述湿法刻蚀的刻蚀液为氟化氢溶液。所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，所述湿法刻蚀的时间为10-60min。所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，所述定向无源自驱动图案单元还包括：位于所述驱动区和所述收缩区一侧的条形稳健区。一种定向无源自驱动薄膜，其中，采用如上所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法制备得到。有益效果：本专利技术通过激光刻写技术使受体金属薄膜表面定向无源自驱动图案性质突变，得到各向异性的抗刻蚀的定向无源自驱动图案，从而实现选择性刻蚀；然后再通过湿法刻蚀，制备得到具有悬切边缘的定向无源自驱动薄膜，整个制备过程不需要掩模，制备工艺十分简单、方便。附图说明图1为本专利技术所述定向无源自驱动薄膜的制备方法中的定向无源自驱动图案。图2为本专利技术所述定向无源自驱动薄膜的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种定向无源自驱动薄膜及其制备方法。为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术提供一种定向无源自驱动薄膜的制备方法，其中，包括步骤：在基底上沉积金属薄膜；采用激光刻写技术在金属薄膜上刻写定向无源自驱动图案；对刻写有定向无源自驱动图案的金属薄膜进行湿法刻蚀，得到定向无源自驱动薄膜；所述定向无源自驱动图案包括多个首尾连接的定向无源自驱动图案单元；每个所述定向无源自驱动图案单元包括：宽度逐渐增大的驱动区1、与所述驱动区1连接且宽度逐渐减小的收缩区2，其中所述驱动区1的长度比所述收缩区2的长度长。激光直写技术具有分辨率高，成本低，灵活性高，但是目前激光直写一般用于二维加工。而三维悬切结构在液滴运输上的表现更为出色，有利于实现液滴的长程运输。基于此，本专利技术通过采用激光直写技术和湿法刻蚀技术结合，开发一种新型的三维立体结构，实现液滴的长程运输。本专利技术基于激光刻写技术结合湿法刻蚀方法制备带有悬切边缘的各向异性图案化表面的薄膜，其中，所述激光刻写技术主要是通过激光扫描使金属薄膜表面的刻蚀性质突变，从而金属薄膜表面形成具有抗刻蚀的定向无源自驱动图案，所述湿法刻蚀主要是将未受到抗刻蚀的定向无源自驱动图案保护的金属材料进行刻蚀，从而形成上表面宽于下底面的悬切结构，能够对液滴在非目标方向流动有很好的限制作用。本专利技术在整个加工过程不需要掩模，直接将预加工雏形结构写于金属薄膜，然后再通过后续湿法刻蚀，方法十分简单、方便。本专利技术所述定向无源自驱动图案也可以称为各向异性图案，其目的是对刻写有定向无源自驱动图案的进行选择性刻蚀，形成定向无源自驱动结构。如图1所示，本专利技术所述定向无源自驱动图案包括多个首尾连接的定向无源自驱动图案单元；每个所述定向无源自驱动图案单元包括：宽度逐渐增大的驱动区1、与所述驱动区1连接且宽度逐渐减小的收缩区2，其中所述驱动区1的长度比所述收缩区2的长度长。具体地，所述驱动区1的形状可以是三角形，所述收缩区2也是三角形，其中，驱动区1三角形的底边与收缩区2三角形的底边连接，且驱动区1三角形的高长于收缩区2三角形的高，例如所述驱动区1三角形的高为所述收缩区2三角形的高的3-7倍。多个所述定向无源自驱动图案单元收尾连接形成一列定向无源自驱动图案，例如，第一无源自驱动图案单元的收缩区与第二无源自驱动图案单元的驱动区连接，第二无源自驱动图案单元的收缩区与第三无源自驱动图案单元的驱动区连接，以此类推形成一列定向无源自驱动图案。多列定向无源自驱动图案并列排布形成了完整的定向无源自驱动图案。需要说明的是，本专利技术的定向无源自驱动图案单元的首尾以及驱动区或收缩区宽度变化的方向，均是相对图案设计时设定的液滴运动方向来说的。所述驱动区1由于各向异性结构本身的特性会产生驱动力促使液滴向右驱动转化液滴的动能，所述收缩区2是为实现液滴的长程驱动的图案设计不可避免的液滴状态重置环节，会造成液滴减速。本专利技术通过设计驱动区1和收缩区2的形状和长度比例，使液滴在穿过收缩区2时动能不为0，随后液滴进入与所述收缩区连接的下一个驱动区被重新驱动，如此继续循环，液滴便可以一直被驱动。本专利技术对刻写有定向无源自驱动图案的金属薄膜进行湿法刻蚀，得到如图2所示结构的定向无源自驱动薄膜。本专利技术的定向无源自驱动结构与目前已有的驱动结构相比，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定向无源自驱动薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：/n在基底上沉积金属薄膜；/n采用激光刻写技术在金属薄膜上刻写定向无源自驱动图案；/n对刻写有定向无源自驱动图案的金属薄膜进行湿法刻蚀，得到定向无源自驱动薄膜；/n所述定向无源自驱动图案包括多个首尾连接的定向无源自驱动图案单元；/n每个所述定向无源自驱动图案单元包括：宽度逐渐增大的驱动区、与所述驱动区连接且宽度逐渐减小的收缩区，其中所述驱动区的长度比所述收缩区的长度长。/n

【技术特征摘要】
1.一种定向无源自驱动薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
在基底上沉积金属薄膜；
采用激光刻写技术在金属薄膜上刻写定向无源自驱动图案；
对刻写有定向无源自驱动图案的金属薄膜进行湿法刻蚀，得到定向无源自驱动薄膜；
所述定向无源自驱动图案包括多个首尾连接的定向无源自驱动图案单元；
每个所述定向无源自驱动图案单元包括：宽度逐渐增大的驱动区、与所述驱动区连接且宽度逐渐减小的收缩区，其中所述驱动区的长度比所述收缩区的长度长。


2.根据权利要求1所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其特征在于，所述基底为玻璃片、石英片、硅片中的一种。


3.根据权利要求1所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属薄膜为钛薄膜。


4.根据权利要求3所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其特征在于，所述钛薄膜的厚度为20-200nm。


5.根据权利要求1所述的定向无源自驱动薄膜的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，王宁，仇明侠，何铁锋，张良静，项炳锡，王蒙，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：广东;44